آیا فلز پودر شده می تواند جایگزین سوختی برای اتومبیل ها باشد؟
مهندسان معتقدند که می توان از ذرات ریز فلز (در اندازه ی ذرات آرد یا شکر پودر شده) برای تولید انرژی در موتورهای احتراق خارجی در وسایل نقلیه و یا حتی در فضا استفاده کنند.
بنابر گزارش ژورنال Applied Energy، پودر فلز به عنوان منابع مقدماتی انرژی پاک، می تواند جایگزین با دوامی نسبت به سایر گزینه ها برای سوخت های فسیلی باشد؛ سایر گزینه های موجود عبارتند از: هیدروژن، سوخت زیستی و باکتری ها.
جفری برگتورسن (Jeffrey Bergthorson)، استاد دانشگاه مک گیل و نویسنده ی ارشد این مطالعات می گوید: “تکنولوژی هایی که برای تولید الکتریسیته ی پاک – مانند انرژی خورشیدی و انرژی باد – استفاده می شوند، به سرعت در حال پیشروی هستند اما نمی توانیم آنها را جایگزینی برای نفت، گاز و فرآورده های آن، در مصارفی مانند نقل و انتقال و تجارت جهانی انرژی قرار دهیم.”
برگتورسون استاد مهندسی مکانیک اضافه کرد: “سوخت های زیستی می توانند بخشی از راه حل باشند؛ اما نمی توانند تمام انتظارات را برطرف کنند. هیدروژن به مخزن های بزرگ و سنگین احتیاج دارد و حالت انفجاری بسیار بالایی دارد و باتری ها هم بسیار قطورند و نمی توانند برای بسیاری از فعالیت ها انرژی کافی را ذخیره کنند. استفاده از پودر فلز به عنوان سوخت های قابل بازیافت که می توانند انرژی اولیه را برای موارد استفاده ی آینده فراهم کند؛ یک راه حل جایگزین عملی تلقی می شود.”
برخلاف موتورهای احتراق داخلی که در اتومبیل های گازوئیلی استفاده می شود، موتورهای احتراق خارجی گرما را از منابع بیرونی دریافت و برای عملکرد موتور استفاده می کنند. موتورهای احتراق خارجی، مدل مدرن و پیشرفته ی لوکوموتیوهای بخار زغال سنگ که عصر صنعتی شدن را هدایت کرد؛ به شکل گسترده ای برای تولید نیرو در پایگاه های انرژی اتمی، زغالی و سوخت زیستی استفاده می شود.
ایده ی سوزاندن فلز پودری مساله ی جدیدی نیست و قرنهاست که از آن در وسایل آتش بازی استفاده می شود. از اواسط قرن بیستم، از آنها در موشک های پیشران، مانند سوخت جامد راکت تقویت کننده شاتل فضایی استفاده شد.
در دهه های اخیر تحقیقات مرتبط روی ویژگی های شعله های فلز صورت گرفته است؛ دانشمندان روی قابلیت بالقوه ی پودر فلز به عنوان سوخت قابل بازیافت در گستره ی وسیعی از فعالیت ها، تحقیقات بسیاری انجام داده اند.
این ایده از ویژگی مهم پودر فلز بهره می برد. فلز برای پایدار ماندن، بعد از سوختن با هوا واکنش نشان می دهد. بر خلاف دی اکسید کربن، گاز گلخانه ای که در زمان سوختن سوختهای فسیلی تولید و در اتمسفر آزاد می شود؛ محصولات این واکنش، اکسید جامد غیر سمی است که می تواند به آسانی برای بازیافت جمع آوری شود.
محققان با استفاده از یک مشعل ساده ی مصرفی ثابت کردند که شعله های آتش می تواند در جریانی از ذرات فلزی کوچک معلق در هوا تثبیت شوند. شعله های آتش ناشی از سوختن پودر فلز، شباهت بسیاری به تولیدات جانبی سوخت های هیدروژنی دارند.
“پیش بینی ها مبنی بر این است که تراکم انرژی و نیروی موتورهای حرارتی سوخت فلزی، شبیه به موتورهای احتراق داخلی فعلی هستند. این مساله جذابیت آنها را برای آینده ای با تولیدات کربنی کمتر، افزایش می دهد.
طبق این مطالعات آهن می تواند گزینه ی اول برای این هدف باشد. سالانه در متالوژی صنایع شیمیایی و الکتریکی، میلیونها تن پودر آهن تولید می شود. آهن با تکنولوژی های تکامل یافته قابل بازیافت است و با بهره وری از برخی تکنیک ها می توان از تولید دی اکسید کربن در مراحل استخراج آهن جلوگیری کرد.
برگتورسن گفت: “در حالیکه فعالیت های آزمایشگاهی در مک گیل و سایر آزمایشگاه ها تحقق موتورهای حرارتی با سوخت فلزی را عملی می دانند، با اینحال هنوز کسی نتوانسته است این ایده را به صورت واقعی به انجام برساند. قدم بعدی برای تبدیل یافته های آزمایشگاهی به تکنولوژی قابل استفاده، ایجاد یک نمونه ی اولیه از مشعل و موتور حرارتی می باشد.”
“خلق پروسه های بازیافت فلز که منجر به تولید جانبی گاز گلخانه ای دی اکسید کربن نباشد، بسیار الزامی است.”
دیوید جارویس، یکی از نویسندگان این مقاله و سرپرست تکنولوژی های استراتژیک و مولد در آژانس فضایی اروپا اضافه کرد: “ما به شدت به این تکنولوژی علاقه مندیم؛ این تکنولوژی درهای جدیدی را به سوی سیستم های نیرو محرکه و مولد انرژی قابل استفاده در فضا و زمین گشود. تغییر جهت و دور شدن از سوخت های فسیلی هدف اصلی در نیرومحرکه های وسایل نقلیه آینده است.”
استفاده از سوخت فلزی ارزان قیمت مانند پودر آهن، یک جایگزین ارزشمند برای سوخت های دیزلی و بنزین محسوب می شود. اگر بتوانیم برای اولین بار، یک موتور سوخت آهن با تولید صفر درصد گاز گلخانه ای دی اکسید کربن را تولید کنیم؛ می توانیم به آینده ای نزدیک با نوآوری های بیشتر و کاهش های هزینه امیدوار باشیم.”
.
.
منبع: futurity
نوشته آیا فلز پودر شده می تواند جایگزین سوختی برای اتومبیل ها باشد؟ اولین بار در عصر تکنولوژی - تکرا پدیدار شد.